1.高压互锁电路功能作用
高压互锁(High Voltage Interlock,HVIL)的目的是用来确认整个高压系统的完整性,当高压系统回路断开或者完整性受到破坏的时候,就需要启动安全措施了。
1)HVIL的存在可以使得在高压总线上电之前,就知道整个系统的完整性,也就是说在电池系统总负继电器闭合给电之前就防患于未然。
2)HVIL的存在是需要整个系统构成的,主要通过插接器的低压连接回路完成的,BMS一般需要提供电路的检测回路。
高压互锁电路通过使用电气信号来检测整个高压部件、导线、插接器及护盖的电气完整性(连续性)、识别回路异常断开时及时断开高压电。
2.高压互锁电路的结构组成
本课程主要针对北汽新能源电动汽车的结构特点做高压互锁电路的详细说明。该新能源电动汽车高压回路由VCU、空调压缩机、车载充电机、高压控制盒、动力电池、快充接口、DC/DC变换器、PTC加热装置组成,通过一根互锁电缆将这些高压部件的插接器串联,最后通过PTC加热插接器端搭铁,如图1-44所示。
图1-44 CAN数据总线网关的工作原理
3.高压互锁电路的工作原理
VCU通过限流电阻输出一个+9V电源,通过高压部件的插接器构成的高压互锁回路至PTC加热插接器端搭铁。VCU检测点A的电压值,如果电压为0,则判断高压回路连接正常,且回路的完整性没有被破坏;如果电压为9V,则判断高压回路没有完整的连接,且被破坏,即插接器断开或电路有开路,立即断开动力电池总正、负继电器,停止动力电池上电。
VCU内部通过限流电阻R输出一个恒压恒流的9V电源,通过高压互锁电路将所有高压元件以及高压线缆插接器串联起来,最后通过PTC插接器连接至搭铁。高压插接器及元件连接正常无断开现象时,VCU内部检测点A电压为0;高压插接器及元件连接有任一断开现象时,VCU内部检测点A电压为9V。
4.高压互锁电路的工作过程
在点火开关打到ON位上电的瞬间,VCU和BMS起动,开始自检,VCU检测点A电压是否为0,如果电压为0,VCU通过没有错误并且HVIL状态正确信息,发送闭合继电器指令给BMS,开始预充电过程,MCU的电压开始逐渐上升,电压达到动力电池组额定总电压的85%时判定预充电成功,BMS状态进入工作状态,总正继电器闭合,车辆上电成功。
VCU在上电及上电成功后检测到点A电压为+9V,立即发送高压回路闭合故障信息至BMS,同时产生并存储故障码。VCU发送动力电池总正、负继电器断开信息,动力电池停止上电状态。
相对于传统汽车而言,新能源汽车的一个重要特点就是车内装有能保证足够动力性能的高压系统,包括了充电系统、高压控制盒、储能系统(动力电池)、动力系统(即驱动电机)等高压部件,由此而存在的高压电伤害隐患完全有别于传统汽车,其高达300V以上的电压以及可能达到数十、甚至数百安培的电流随时考验着车载高压用电器的使用安全。因此,随着电动汽车行业的不断向前发展,对电动汽车用电安全的研究刻不容缓。
HVIL通过使用低压电信号来检测整个高压单元、导线及插接器的电气完整性情况。当发生互锁故障后,必须保证整车高压系统下电且在故障排除前高压系统不能上电,同时触发相应的警告信号。